Disposiciones de bobina de gradiente autorevestidas con minimización del riesgo de descarga parcial.

Disposición de bobina de gradiente para su uso en un equipo de imagen y espectroscopia de resonancia magnética,

comprendiendo la disposición de bobina dos grupos de bobinas, donde cada grupo incluye cuatro partes de bobina deexcitación (22, 24, 62, 64) enrolladas en espiral conectadas en serie y partes de bobina blindada para proteger al menosparcialmente de forma electromagnética las partes de bobina de excitación, donde las partes de bobina de excitación ylas partes de bobina blindada se conectan en serie en cada grupo, donde las partes de bobina blindada estánconectadas eléctricamente en serie entre una primera longitud de las respectivas partes de bobina de excitación y unasegunda longitud de las respectivas partes de bobina de excitación;

donde las partes de bobina de excitación del primero de los grupos son una bobina de gradiente X (60) y las partes debobina de excitación del segundo de los grupos son una bobina de gradiente Y (20);

donde la bobina de gradiente X (60) y la bobina de gradiente Y (20) están posicionadas y dispuestas en un cilindro parala conexión a las respectivas unidades de suministro de energía;

donde una de las bobinas de gradiente X e Y está dispuesta para formar una capa más interna de las bobinas degradiente X e Y, donde las partes de bobina de excitación (62a, 64a) de las mismas para la conexión directa alrespectivo suministro de potencia que es adyacente a un extremo del cilindro y las otras dos de las cuatro partes debobina de excitación (62b, 64b) de las mismas que son adyacentes al otro extremo del cilindro;

donde las otras bobinas de gradiente X e Y están dispuestas para formar una capa radialmente en el exterior yyuxtapuesta con dicha capa radialmente más interna;

caracterizado por que las dos partes de bobina de excitación (22b, 24b) de dichas otras bobinas de gradiente X e Ypara la conexión directa con el respectivo suministro de potencia son adyacentes a dicho otro extremo del cilindro y lasotras dos de las cuatro partes de bobina de excitación (22a, 24a) de las mismas son adyacentes a uno de dichosextremos del cilindro, de modo que cuando se conecten cada una de dichas bobinas de gradiente con el respectivosuministro de potencia simétrico, las diferencias potenciales entre partes de bobina adyacente se minimizan,minimizando la descarga parcial entre ellas.

Disposiciones de bobina de gradiente autorevestidas con minimización del riesgo de descarga parcial

Esta invención se refiere a disposiciones de bobina y, en particular, a disposiciones de bobina para su uso en la imagen y espectroscopia por resonancia magnética (MRIS) .

Los sistemas MRIS generalmente comprenden una pluralidad de bobinas que están localizadas alrededor de una zona dentro de la cual se puede situar un paciente o algún otro sujeto. Las bobinas incluyen una disposición de bobina en CC exterior, una disposición de bobina de RF interior situada concéntricamente en su interior y un ensamblaje de bobina de gradiente intermedio. La disposición de bobina en CC se utiliza para proveer un fuerte campo magnético constante. El ensamblaje de la bobina de gradiente está dispuesto para generar un campo magnético variable en el tiempo que produce la frecuencia de respuesta de los núcleos del sujeto para depender de sus posiciones en el campo.

Los ensamblajes de bobina de gradiente, en una configuración mínima, constan usualmente de tres bobinas generadoras de campo primarias, denominadas en este caso como bobinas de excitación X, Y y Z. Se pueden formar por enrollamiento de un modelo de conductores en la superficie del cilindro. Comúnmente, cada una de las bobinas está revestida por otro modelo de conductores, denominados "bobinas blindadas", se enrollan en otro cilindro que rodea las bobinas de excitación. Las bobinas de excitación están revestidas para evitar la inducción de corrientes de Foucault en la estructura metálica circundante y los consecuentes campos magnéticos variables en el tiempo en el sujeto.

Cada una de las bobinas de excitación convencionales X e Y comprenden típicamente cuatro bobinas, dispuestas en dos pares, estando un par opuesto radialmente al otro y estando axialmente yuxtapuestas las bobinas en cada par y alineadas con respecto al cilindro. Cada bobina se extiende angularmente alrededor de la superficie del cilindro ligeramente inferior a 180°. La apariencia de las bobinas es tal que son denominadas "bobinas en forma de silla de montar". Las cuatro bobinas que componen las bobinas de excitación X están conectadas en serie y las cuatro bobinas que componen las bobinas de excitación Y están conectadas en serie. En la figura 1 se muestra una disposición convencional por la cual las bobinas están conectadas en serie. La disposición mostrada en la figura 1 se muestra desenvuelta de una superficie cilíndrica. Para cada una de las bobinas de excitación X e Y, las bobinas de cada par opuesto se conectan entre sí en sus centros, y el exterior de una bobina de un par se conecta al exterior de una bobina del otro par. El exterior de la otra bobina de un par y el exterior de la otra bobina del otro par se conectan a un terminal respectivo de una unidad de suministro de energía (no mostrada) . Las bobinas de excitación X e Y son sustancialmente similares la una a la otra en el diseño, estando las bobinas de excitación X situadas de forma radial en el interior o exterior de las bobinas de excitación Y y angularmente desplazadas 90 grados de las bobinas de excitación Y, con respecto al cilindro.

Las bobinas de excitación están típicamente impregnadas con resina epoxi para proveer aislamiento eléctrico y fuerza mecánica. No obstante, si existe una diferencia de potencial sobre un umbral determinado entre bobinas de excitación impregnadas de resina espacialmente adyacentes, puede producirse una reasignación de carga local dentro de vacíos microscópicos y desuniformidades en la resina. Este fenómeno es denominado "descarga parcial" y puede crear interferencias eléctricas de banda ancha que son deletéreas para los sistemas de detección de radiofrecuencia sensible usados en MRIS.

Es un objeto de esta invención abordar este problema.

El documento EP 0 317 775 describe una disposición de bobina de gradiente auto-revestida equilibrada en la que ambos, un conjunto de bobina de gradiente X y un conjunto de bobina de gradiente Y, están dispuestos con una bobina interna partida en dos mitades y una bobina externa conectada en serie entre las dos mitades que actúan como una bobina blindada. La reivindicación 1 ha sido delimitada contra este documento.

El documento US 6 311 389 describe otro ejemplo de un conjunto de bobina de gradiente con bobinas de excitación y bobinas blindadas.

Según un aspecto de esta invención se provee una disposición de bobina de gradiente para uso en equipos de imagen y espectroscopia por resonancia magnética según la reivindicación 1.

Según otro aspecto de esta invención se provee un equipo para el uso en la imagen y espectroscopia por resonancia magnética según la reivindicación 7.

Otras características opcionales de las presentes disposiciones son tal y como se define en las reivindicaciones dependientes.

El hecho de posicionar las bobinas de tal modo para ser eléctricamente adyacentes a una masa virtual del circuito es ventajosa minimizando las diferencias potenciales en el ensamblaje de bobina blindada, minimizando así la probabilidad de descarga parcial en las bobinas blindadas. Además, la inductancia mutua entre las bobinas de excitación y las bobinas blindadas actúa para cancelar, al menos parcialmente, la auto-inductancia de las bobinas blindadas.

Las formas de realización específicas de esta invención se describen ahora a modo de ejemplo sólo con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática bidimensional de las bobinas de excitación X e Y convencionales; La figura 2 es una vista esquemática de bobinas de excitación Y y bobinas blindadas conectadas la una a la otra y a una unidad de suministro de energía; La figure2a es una vista esquemática de bobinas de excitación Z y bobinas blindadas conectadas la una a la otra y a una unidad de suministro de energía; La figura 3 es una vista esquemática bidimensional de las bobinas de excitación Y de la figura 2, y de las bobinas de excitación X ; y La figura 4 es una vista esquemática bidimensional de las bobinas de excitación Y de la figura 2 y la figura 3, y de las bobinas de excitación Z.

La figura 2 muestra, de forma esquemática, un equipo 10 para su uso en MRIS. El equipo 10 incluye bobinas de excitación 20, bobinas blindadas 30 y una unidad de suministro de energía (PSU) 40. Las bobinas de excitación son bobinas de excitación Y. Debe observarse, no obstante, que para los fines de la descripción con referencia a la figura 2, las bobinas de excitación 20 pueden ser X, Y o bobinas de excitación Z, siendo de aplicación general el principio descrito con referencia a la figura 1 para todas las bobinas de excitación. Las bobinas blindadas 30 mostradas en la figura 2 son aquellas que buscan la protección de las bobinas de excitación 20 de la figura 2.

Algunas características de las bobinas de excitación 20 y las bobinas blindadas 30 son convencionales. Las bobinas de excitación 20 comprenden cuatro bobinas enrolladas en espiral 20 situadas en la superficie exterior de un cilindro (no mostrado) . Las bobinas de excitación 20 están dispuestas en dos pares, por ejemplo un par superior y un par inferior, siendo cada par diametralmente opuesto al otro par. Las bobinas blindadas 30 están dispuestas en el exterior y alrededor de las bobinas de excitación 20 y también comprenden cuatro bobinas enrolladas en espiral dispuestas en dos pares diametralmente opuestos.

Las bobinas de excitación 20 difieren de las bobinas convencionales en la manera en que éstas se conectan eléctricamente. Las bobinas de excitación 20 están conectadas a la PSU 40 mediante los primeros conectores eléctricos 42. Uno de los respectivos conectores eléctricos 42 está conectado entre una primera bobina 20 de cada par opuesto y uno de los terminales respectivos de la PSU 40. Las dos bobinas 20 que componen cada par opuesto están conectadas entre sí por uno de los respectivos segundos conectores eléctricos 43. La segunda bobina 20 de cada par opuesto está conectada a un extremo de uno de los respectivos terceros conectores eléctricos 44. El otro extremo de cada uno de los terceros conectores eléctricos 44 está conectado a una primera bobina blindada 30 de uno de los respectivos pares opuestos de las bobinas blindadas 30. Las bobinas blindadas están conectadas entre sí mediante un cuarto conector eléctrico 45.

En resumen, la disposición es una disposición simétrica con todas las bobinas de excitación 20 y bobinas blindadas 30 conectadas en serie. Las cuatro bobinas blindadas 30 están en el centro de la serie, intercaladas entre los dos pares de bobinas de excitación 20 que, a su vez, están intercaladas entre los dos terminales de la PSU 40.

1. Disposición de bobina de gradiente para su uso en un equipo de imagen y espectroscopia de resonancia magnética, comprendiendo la disposición de bobina dos grupos de bobinas, donde cada grupo incluye cuatro partes de bobina de excitación (22, 24, 62, 64) enrolladas en espiral conectadas en serie y partes de bobina blindada para proteger al menos parcialmente de forma electromagnética las partes de bobina de excitación, donde las partes de bobina de excitación y las partes de bobina blindada se conectan en serie en cada grupo, donde las partes de bobina blindada están conectadas eléctricamente en serie entre una primera longitud de las respectivas partes de bobina de excitación y una segunda longitud de las respectivas partes de bobina de excitación; donde las partes de bobina de excitación del primero de los grupos son una bobina de gradiente X (60) y las partes de bobina de excitación del segundo de los grupos son una bobina de gradiente Y (20) ; donde la bobina de gradiente X (60) y la bobina de gradiente Y (20) están posicionadas y dispuestas en un cilindro para la conexión a las respectivas unidades de suministro de energía; donde una de las bobinas de gradiente X e Y está dispuesta para formar una capa más interna de las bobinas de gradiente X e Y, donde las partes de bobina de excitación (62a, 64a) de las mismas para la conexión directa al respectivo suministro de potencia que es adyacente a un extremo del cilindro y las otras dos de las cuatro partes de bobina de excitación (62b, 64b) de las mismas que son adyacentes al otro extremo del cilindro; donde las otras bobinas de gradiente X e Y están dispuestas para formar una capa radialmente en el exterior y yuxtapuesta con dicha capa radialmente más interna; caracterizado por que las dos partes de bobina de excitación (22b, 24b) de dichas otras bobinas de gradiente X e Y para la conexión directa con el respectivo suministro de potencia son adyacentes a dicho otro extremo del cilindro y las otras dos de las cuatro partes de bobina de excitación (22a, 24a) de las mismas son adyacentes a uno de dichos extremos del cilindro, de modo que cuando se conecten cada una de dichas bobinas de gradiente con el respectivo suministro de potencia simétrico, las diferencias potenciales entre partes de bobina adyacente se minimizan, minimizando la descarga parcial entre ellas.

2. Disposición de bobina de gradiente según la reivindicación 1, donde las partes de bobina blindada (30) están conectadas en cada grupo entre las respectivas primeras y segundas longitudes de las partes de bobina de excitación para ser eléctricamente adyacentes a una masa virtual del circuito que se forma cuando la disposición de bobina de gradiente está conectada durante el uso a dicha respectiva unidad simétrica de suministro de energía alterna.

3. Disposición de bobina de gradiente según la reivindicación 2, donde la disposición es tal que las respectivas bobinas blindadas se extienden por la masa virtual.

4. Disposición de bobina de gradiente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un tercer grupo de bobinas de excitación, siendo el tercer grupo de bobinas de excitación una bobina de gradiente Z (80) que comprende cuatro bobinas, cada una enrollada helicoidalmente en una dirección generalmente circunferencial alrededor de dicho cilindro y dispuesta para formar una capa radialmente más exterior yuxtapuesta a dicha capa que está situada de forma radial en el exterior de dicha capa radialmente más interna, donde las dos partes de bobina (80a; 80b) del tercer grupo, que sirven para la conexión eléctrica directamente con terminales respectivos del suministro de potencia respectiva, son adyacentes a un extremo del cilindro y son adyacentes a las otras dos partes de bobina (80c, 80d) del tercer grupo al otro extremo del cilindro.

5. Disposición de bobina de gradiente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las bobinas enrolladas en espiral conectadas directamente en serie del mismo grupo están conectadas entre sí por el extremo más exterior de cada bobina.

6. Disposición de bobina de gradiente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las bobinas de excitación enrolladas en espiral que sirven para la conexión directa con un suministro de energía o para proteger las bobinas blindadas durante el uso están dispuestas para la conexión al suministro en un extremo más al centro de las mismas, es decir el "ojo" de la respectiva bobina enrollada en espiral.

7. Equipo para el uso en imagen y espectroscopia por resonancia magnética que comprende una disposición de bobina de gradiente según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y al menos dos suministros de potencia simétrica.